JPH1017645A - エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物および半導体装置Info
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Abstract
安定性、およびブロッキング性の向上したエポキシ樹脂
組成物を提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤から
なる樹脂組成物であって、前記硬化促進剤の融点が85
℃以上295℃以下にあるものを必須成分として含むこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
Description
優れ、保存安定性、およびブロッキング防止性に優れる
エポキシ樹脂組成物、および該エポキシ樹脂組成物で封
止してなる半導体装置に関するものである。
性、接着性などに優れており、さらに配合処方により種
々の特性が付与できるため、塗料、接着剤、電気絶縁材
料など工業材料として利用されている。
の封止方法として従来より金属やセラミックスによるハ
ーメチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されている。し
かし、経済性、生産性、物性のバランスの点からエポキ
シ樹脂による樹脂封止が中心になっている。
パッケージの実装において高密度化、自動化が進められ
ており、従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入
実装方式”に代り、基板表面にパッケージを半田付けす
る“表面実装方式”が盛んになってきた。
(デュアル・インライン・パッケージ)から、高密度実
装、表面実装に適した薄型のFPP(フラット・プラス
チック・パッケージ)に移行しつつある。
ップの集積度は向上しているがそれ以上に集積数を上げ
るために、パッケージ中のICチップの占有面積が増加
し、さらにパッケージが大型、多ピン化してきている。
脂の流動性を高レベルで保持しなければパッケージの未
充填や、ボイドが発生し、生産不良となる。
形状のエポキシ樹脂組成物を使用し、低圧トランスファ
ー成形機を用いて、150℃以上に加熱した金型にエポ
キシ樹脂組成物を流し込み、硬化させることで行われて
いる。
ァー成形する前の室温においても徐々に硬化反応がすす
み、流動性、接着力などが劣化している。
導体装置のパッケージの外観不良(未充填、ボイド、ピ
ンホール)、内部不良(ワイヤーフロー、ステージ変
動、ボイド)が発生するだけでなく耐湿信頼性や半田耐
熱性など信頼性が低下する。
冷凍、冷蔵保存されている。
溶融混練された直後からトランスファー成形する前まで
あり、保管と輸送工程も含む。ここで保管、輸送には冷
蔵、冷蔵庫を必須とし、コストアップの要因となってい
る。
凍、冷蔵庫から取り出し、室温に戻してから成形、封止
する。量産規模が大きくなると、タブレット形状を有す
る全てのエポキシ樹脂組成物室温戻しに時間がかかり、
梱包体外側と内側の熱履歴が異なり、外側のエポキシ樹
脂組成物が劣化してしまう問題がある。これ避けるため
にエポキシ樹脂を小規模で梱包すると、梱包作業および
室温戻し作業が煩雑になりコストがかかる。
化促進剤について考えられる。しかし、これまでのエポ
キシ樹脂組成物の硬化促進剤は、その反応機構、溶解
性、分散性、pHなど種々の要因から、エポキシ樹脂組
成物で封止した半導体装置の外観や信頼性を悪化させる
傾向が大きく、改善は容易ではなかった。
て、室温での硬化反応の促進を抑制するために、塩もし
くは錯体にして使用することが、テトラフェニルフォス
フォニウムとテトラフェニルボレートの系において、特
開平6−271653号公報に、また有機フォスフィン
と有機ボロン塩について特開平6−322073号公
報、特開平6−326220号公報に提案されている。
ロッキング防止性については、十分なものではなかっ
た。
された後に、粉砕されて粉末状にされる。ここで直ちに
タブレット状に成形し、ユーザーへ出荷できないため
に、粉末状態で一時冷蔵保存される。この保存の期間に
粉末が塊になるというブロッキングが生じる。
ポキシ樹脂組成物は再粉砕しなければならず作業工程が
増すことになり、また十分に粉砕できない場合には、均
一なタブレット得られず、得られた半導体装置のパッケ
ージの外観不良や内部不良を生じることになる。。
向上およびブロッキング防止性の向上を主たる課題と
し、望ましくは成形時の流動性が向上するエポキシ樹脂
組成物を提供することにある。
樹脂組成物の硬化促進剤に注目し検討した結果、特定の
および硬化促進剤を用いることで本発明を達成した。
硬化剤(B)および硬化促進剤(C)を含有するエポキ
シ樹脂組成物であって、前記硬化促進剤(C)の融点が
85℃以上295℃以下である物を少なくとも1種類以
上含むエポキシ樹脂組成物、好ましくは、前記エポキシ
樹脂組成物において、エポキシ樹脂(A)が150℃に
おけるICI溶融粘度が3ps以下であることを特徴と
するエポキシ樹脂組成物、および前記エポキシ樹脂組成
物で封止してなる半導体装置である。
本発明において「重量」とは「質量」を意味する。
分子中に2個以上のエポキシ基を有するものでとくに限
定されず、これらの具体例としては、例えばクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複
素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂および
ハロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられる。
途によっては2種類以上用いることができる。 これら
のエポキシ樹脂(A)のなかで広く用いられているのが
フェノール系ノボラック型エポキシ樹脂であり、例えば
下記(III )式に示されるものが使用できる。
を示す) 好まいエポキシ樹脂としては、下記一般式(I)で表さ
れる骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を成分とし
て含有するものが用いられる。
4のアルキル基またはハロゲン原子を示す)。
記一般式(I)で表される骨格を有するビフェニル型エ
ポキシ樹脂を50重量%以上、特に70重量%以上含有
することが好ましい。
の好ましい具体例としては、4,4´−ビス(2,3−
エポキシプロポキシ)ビフェニル、4,4´−ビス
(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´
−テトラメチルビフェニル、4,4´−ビス(2,3−
エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメ
チル−2−クロロビフェニル、4,4´−ビス(2,3
−エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラ
メチル−2−ブロモビフェニル、4,4´−ビス(2,
3−エポキシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テト
ラエチルビフェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラブチルビ
フェニル、4,4´−ビス(2,3−エポキシプロポキ
シ)ビフェニル、および4,4´−ビス(2,3−エポ
キシプロポキシ)−3,3´,5,5´−テトラメチル
ビフェニルなどが挙げられる。
または混合系で用いる場合でも十分に効果を発揮する。
また上記エポキシ樹脂がエポキシ基の反応により部分的
に付加した化合物も使用できる。
は、成形性(流動性)がすぐれている点で、ICI溶融
粘度が3ps以下のエポキシ樹脂が用いられる。
の配合量は、通常3〜15重量%、好ましくは3〜12
重量%,さらに好ましくは3〜11重量%、である。エ
ポキシ樹脂(A)の配合量が3重量%未満では成形性や
接着性が不十分であり、また15重量%を越えると線膨
脹係数が大きくなり、低応力化が困難になる傾向があ
る。
樹脂(A)と反応して硬化させるものであれば特に限定
されず、それらの具体例としては、たとえばフェノ−ル
ノボラック樹脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ビスフェ
ノ−ルAやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹
脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン、ジヒドロキ
シビフェニルなどの多種多価フェノ−ル化合物、無水マ
レイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸
無水物およびメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェ
ニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族
アミンなどがあげられる。半導体封止用としては、耐熱
性、耐湿性および保存性の点から、フェノ−ル系硬化剤
が好ましく用いられ、用途によっては2種類以上の硬化
剤を併用してもよい。
組成物全体から通常0.1〜10重量%、好ましくは
0.5〜7重量%さらに好ましくは1〜6重量%であ
る。さらには、エポキシ樹脂(A)と硬化剤(B)の配
合比は、機械的性質および耐湿信頼性の点から(A)に
対する(B)の化学当量比が0.5〜1.5、特に0.
8〜1.2の範囲にあることが好ましい。
ポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進するものであり、一
般的な物が使用できる。この中には第三級アミン、有機
金属化合物、有機ホスフィン、イミダゾール、ホウ素化
合物などが利用でき、以下のものが例示される。
ン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノ−ル、2、
4、6−トリス(ジアミノメチル)フェノ−ル、2、
4、6−トリス(ジアミノメチル)フェノ−ルとトリ−
2−エチルヘキシル酸塩などがある。
トクロム、アセチルアセトネ−ト亜鉛、アセチルアセト
ネ−トニッケル、トリエタノ−ルアミンチタネ−ト、オ
クチル酸スズなどがある。
フィン、トリス−4−メトキシフェニルホスフィン、テ
トラブチルホスホニウムブロマイド、ブチルトリフェニ
ルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウ
ムテトラフェニルボレ−ト、トリフェニルホスフィン、
トリフェニルホスフィントリフェニルボラン、トリフェ
ニルホスフィン1、4−ベンゾキノン付加物などがあ
る。
−ル、2−アミノイミダゾ−ル、2−メチル−1−ビニ
ルイミダゾ−ル、2−エチル−4−メチルイミダゾ−
ル、2−ヘプタデシルイミダゾ−ル、2−フェニルイミ
ダゾ−ル、2−ウンデシルイミダゾ−ル、1−アリルイ
ミダゾ−ル、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾ−
ル、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾ−ル、
1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリ
メリテ−ト、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、
1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾー
ル、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムト
リメリテート、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジ
ルイミダオリウムクロライド、2−メチルイミダゾリウ
ムイソシアヌレート、2−フェニルイミダゾリウムイソ
シアヌレート、2、4−ジアミノ−6−[2−メチルイ
ミダゾリル−(1)]エチルS−トリアジン、1、3−
ジベンジル−2−メチルイミダゾリウムクロライド、
1、3−ジアゾールイミナゾール、1−シアノエチル−
2−フェニル−4、5−ジ(シアノエトキシメチル)イ
ミダゾール、2−フェニルー4、5−ジヒドロキシメチ
ルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒド
ロキシメチルイミダゾール、2、4−ジアミノ−6−
[2−ウンデシルイミダゾリル−(1)]エチル−S−
トリアジンなどがある。
ヘキシルアミン、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン、
三フッ化ホウ素−ベンジルアミン、三フッ化ホウ素−ジ
エチルアミン、三フッ化ホウ素−ピペリジン、三フッ化
ホウ素−トリエチルアミン、三フッ化ホウ素−アニリ
ン、四フッ化ホウ素−n−ヘキシルアミン、四フッ化ホ
ウ素−モノエチルアミン、四フッ化ホウ素−ベンジルア
ミン、四フッ化ホウ素−ジエチルアミン、四フッ化ホウ
素−ピペリジン、四フッ化ホウ素−トリエチルアミン、
四フッ化ホウ素−アニリン、などがある。
4、0)ウンデセン7、1、8ジアザビシクロ−(5、
4、0)ウンデセン7とフェノ−ルノボラック樹脂塩、
1、5ジアザビシクロ(4、3、0)ノネン5とフェノ
−ルノボラック樹脂塩、6−ジブチルアミノ−1、8ジ
アザビシクロ−(5、4、0)ウンデセン7とフェノー
ルノボラック樹脂塩などがある。
性、およびブロッキング防止性の点から、硬化促進剤と
しては融点は85℃から295℃のものを含有する。特
定融点のものを使用することによって、これらの効果が
発現する理由は不明であるが、融点が特定温度以上のも
のを使用した場合、保存中に効果促進剤の組成物中の分
子運動が抑止されることがひとつの理由として推測され
る。また融点が高すぎるものはエポキシ樹脂組成物の硬
化性が遅くなるという傾向がある。
塩との状態、または付加物の状態である場合にはその融
点を意味する。他の物質とはエポキシ樹脂、硬化剤、別
種の硬化促進剤などがある。
樹脂組成物の流動性が優れることからトリフェニルフォ
スフィン誘導体が好ましく用いられる。
ばトリフェニルフォスフィンとエポキシ硬化剤との塩、
トリフェニルフォスフィンオキサイド(融点156
℃)、エチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド
(融点206℃)、ブチルトリフェニルフォスフォニウ
ムブロマイド(融点240℃)、ベンジルトリフェニル
フォスフォニウムクロライド(融点295℃)、トリフ
ェニルフォスフィントリフェニルボラン(融点210
℃)、トリフェニルフォスフィン1,4−ベンゾキノン
付加物(融点250℃)などがある。
ッキング防止性が優れる点からトリフェニルフォスフィ
ン1,4−ベンゾキノン付加物(融点250℃)が特に
好ましく用いられる。
種以上を併用してもよい。そして、融点が85℃から2
95℃の効果促進剤が、効果促進剤全体に対して、40
重量%以上、さらに60重量%含有されているのが、本
発明の特徴を発揮する上で好ましい。
は生産効率(成形性)の点からエポキシ樹脂(A)と硬
化剤(B)の総量に対して通常10重量から0.5重量
%添加し、好ましくは7重量%から1重量%である。
下の物質も添加することができる。充填剤としては、溶
融シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ
酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベス
ト、ガラス繊維などが挙げられるが、なかでも溶融シリ
カが線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化に
有効なため好ましく用いられる。
下の非晶性シリカを意味する。その製造は必ずしも溶融
状態を経る必要はなく、任意の製造法を用いることがで
きる。たとえば、結晶性シリカを溶融する方法、各種原
料から合成する方法などが挙げられる。
れないが、平均粒径5μm以上30μm以下の球状溶融
シリカ99〜50重量%と平均粒径1μm以下の球状溶
融シリカ1〜50重量%からなる溶融シリカを充填剤中
に40重量%以上、好ましくは60重量%以上、さらに
好ましくは90重量%以上含有することが流動性の点か
ら好ましい。
なる粒径(メジアン径)を意味する。 本発明におい
て、充填剤の割合は成形性および低応力性の点から全体
の75〜95重量%、好ましくは80〜95重量%であ
る。
ング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング
剤であらかじめ表面処理することが、半導体装置を封止
する場合、信頼性の点で好ましい。
ミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリン
グ剤が好ましく用いられる。
ブロム化合物を配合できる。また実質的に存在するブロ
ム化合物は、通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難
燃剤として添加されるもので、特に限定されず、公知の
ものであってよい。
しては、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブ
ロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロ
ム化エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブ
ロム化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、テトラブロモビスフェノールA、デカブロ
モジフェニルエーテルなどがあげられ、なかでも、ブロ
ム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロム化フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ
樹脂が、成形性の点から特に好ましい。
アンチモン化合物を配合できる。これは通常半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に難燃助剤として添加されるもの
で、特に限定されず、公知のものが使用できる。アンチ
モン化合物の好ましい具体例としては、三酸化アンチモ
ン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンがあげられ
る。
ンブラック、酸化鉄などの着色剤、ハイドロタルサイト
などのイオン捕捉剤、シリコ−ンゴム、オレフィン系共
重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴム、
変性シリコ−ンオイルなどのエラストマ−、ポリエチレ
ンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属
塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラ
フィンワックスなどの離型剤および有機過酸化物などの
架橋剤を任意に添加することができる。
しては、50〜170℃程度の温度での溶融混練による
ものが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニーダ
ー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダ
ーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することによ
り製造される。
る。なお、実施例中の%は、重量%を示す。
よりドライブレンドした。これを、ロール表面温度90
℃のミキシングロールを用いて5分間加熱混練後、冷却
・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造し
た。
に示した。
評価用金型を用いて175℃で成形速度25m/sec
で測定した。
値を基準とし、28℃50%RHで96時間保存した後
に成形し、そのスパイラルフローの値の低下率を表わし
た。値が小さいほど保存安定性に優れることを意味す
る。
れたエポキシ樹脂組成物を20Kg分包し、5℃で3日
間保存した。これを室温で5時間放置した後に開封し観
察した。塊のない状態を○とし、5cm未満の塊がある
場合△、5cm以上の塊が見られる場合×とした。
ポキシ樹脂組成物は、保存安定性、ブロッキング防止性
に優れている。また実施例1〜4のエポキシ樹脂組成物
は流動性にも優れる。
は、保存安定性およびブロッキング防止性が低下してい
ることが分かる。
施例に記載のエポキシ樹脂組成物を、打錠機を用いてタ
ブレットの形状とした。この樹脂組成物のタブレットを
用いて、トランスファー成形機にて、半導体素子を封止
して、半導体装置としたが、成形性、外観、内部状態に
問題は認められなかった。
に優れ、保存安定性、およびブロッキングの低下がな
く、トランスファ成形が主に使用される半導体装置の封
止に好適である。
Claims (6)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)およ
び硬化促進剤(C)を含有するエポキシ樹脂組成物であ
って、前記硬化促進剤(C)において、融点が85℃以
上295℃以下であるものを少なくとも1種類以上含む
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、硬
化促進剤(C)からなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂(A)の150℃におけるICI溶融
粘度が3ps以下であることを特徴とする請求項1のエ
ポキシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、硬
化促進剤(C)からなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂(A)が下記式(I)に示される化合
物を少なくとも1種類以上含む物であることを特徴とす
る請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。 【化1】 (ただし、式中のR1 〜R8 は、水素原子、炭素数1〜
4のアルキル基、またはハロゲン原子を示す。) - 【請求項4】タブレットの形状を有するものである請求
項1〜3いずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】請求項1〜4いずれかに記載のエポキシ樹
脂組成物で、半導体素子を封止したことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項6】エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、融点
が85℃以上295℃以下のものを含有する硬化促進剤
(C)および充填剤を溶融混合することを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17462596A JPH1017645A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17462596A JPH1017645A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1017645A true JPH1017645A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=15981871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17462596A Pending JPH1017645A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1017645A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6194491B1 (en) * | 1997-10-03 | 2001-02-27 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Biphenyl epoxy resin, naphthalene-containing phenolic resin and accelerator triphenylphosphine/p-benzoquinone |
JP2001261983A (ja) * | 1999-12-23 | 2001-09-26 | Membrana Gmbh | 発熱性物質を保留するための成形体、その製造方法および使用 |
JP2001310931A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-11-06 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
JP2003003044A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP17462596A patent/JPH1017645A/ja active Pending
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